透射电子显微镜在矿物加工与利用中的应用

　　1透射电子显微镜概要

　　透射电子显微镜(Transmission Electron Microscopy,简作TEM)是把经加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上,电子与样品中的原子碰撞而改变方向,从而产生立体角散射。散射角的大 小与样品的密度、厚度相关,因此可以形成明暗不同的影像。通常,透射电子显微镜的分辨率为0.1~0.2nm,放大倍数为几万~百万倍,用于观察超微结 构,即小于0.2mm、光学显微镜下无法看清的结构,又称“亚显微结构”。

　　透射电镜特别适合对微细矿物及隐晶质矿物和超细粉体的形貌及结构分析,它决定了偏光显微镜分辨率低的不足,又克服了X射线衍射仪不能直接观察矿 物形貌的困难。透射电子显微镜在矿物加工与利用中具有着重要的应用和前景。TEM用电子束作光源,用电磁场作透镜。另外,由于电子束的穿透力很弱,因此用 于电镜的标本须制成厚度50nm左右的超薄切片。这种切片需要用超薄切片机(ultramicrotome)制作。透射电子显微镜是使用电子来展示物件的 内部或表面的显微镜。高速的电子的波长比可见光的波长短(波粒二象性),而显微镜的分辨率受其使用的波长的限制,因此TEM的分辨率远高于光学显微镜的分 辨率。

　　2 TEM在各个领域中的应用

　　TEM广泛应用于生物学、医学、化学、物理学、地质学,金属、半导体材料、高分子材料、陶瓷、纳米材料等领域。透射电子显微镜在生物、医学中的 应用极大地丰富了组织学和细胞学的内容,观察到了许多过去用光学显微镜观察不到或观察不清的细胞微体结构。 TEM在材料科学中可对材料进行形貌观察、物相分析、晶体结构观察、微区化学成分分析、元素分布等进行分析等。TEM可用来分析各种金属材料,无机非金属 材料,高分子材料,化学工程材料,纳米材料等的微观形貌、晶体结构。

　　3透射电镜在矿物加工与利用中的应用

　　3.1工艺矿物学研究工艺矿物学,是以工业矿物原料及其产物的矿物学特征和加工时矿物组成性状为研究目标的学科。在工艺矿物学研究中,陈天虎等 对黄土中强磁性矿物进行了透射电子显微镜观察和成因分析。TEM图像反映出磁铁矿一磁赤铁矿在一个碎屑颗粒内呈逐渐过渡关系,表明磁铁矿逐渐氧化形成磁赤 铁矿的转变关系。

　　薛纪越等使用南京大学现代分析中心的JEM-2000x型透射电镜,对糜棱岩化闪长岩中普通角闪石的变形显微结构进行了研究。当石英变形达到亚颗粒化和重结晶阶段时,经TEM观察普通角闪石的变形显微结构主要表现为单一方向的位错,有时它们排列成纯扭折壁。

　　3.2选矿理论与技术研究

　　磁选是在不均匀磁场中利用矿物之间的磁性差异而使不同矿物实现分离的一种选矿方法。研究新的磁选法和提高分选效率,实质上是依靠增大分离力、提 高磁场磁感应强度及中和产生絮凝的表面力来实现的。应该指出,今后磁选的发展在很大程度上将取决于在联合力作用下的颗粒在磁场中的流体力学运动规律的研 究。磁流体是磁性粒子在表面活性剂的作用下,在载基液中稳定分散而形成的胶体悬浮。它既具有固体的磁性又具有液体的流动性。